Tüm NASA astronotları uzayda ağırlıksızlık ile karşı karşıya. Yer çekimi olmayan bir ortamda geçirilen uzun süreli uzun süreli etki, vücudu zayıflatmasıdır. Uzay uçuşları, kasların atrofiye ve kemik yoğunluğunun azalmasına neden olur. Bunu önlemek ya da en azından hasarı sınırlamak için NASA, uzay uçuşları için astronotları formüle etmek için personel üzerinde atletik eğitmenler ve fiziksel rehabilitasyon teknisyenlerine sahiptir. Eğitmenler ayrıca, astronotları vücutlarını uçuş sırasında ideal bir şekilde nasıl tutacağını ve daha sonra Dünya'ya döndüklerinde fiziksel durumlarını düzeltmek için onlarla birlikte çalıştıklarını öğretir.
Eğitmenler, görevin her aşaması için çeşitli egzersiz ve güç antrenman programları geliştirdiler. Ağırlıklı olarak yerçekimi eksikliğiyle en çok zayıflamış vücut bölümlerini ele almak için çok eklemli, ağırlık taşıyan ve alt vücut egzersizlerine odaklanırlar. Kas atrofisi ve kemik yoğunluğu kaybının, alt vücutta meydana gelmesi en muhtemeldir; bu, ağırlıksızlık nedeniyle kol ve gövde alanından daha az kullanılır. Ayakta ve yürüme gibi aktiviteler, kaslarımızı ve kemiklerimizi Dünya üzerinde sabit bir egzersiz yapar; ama uzayda hiç kullanılmıyorlar.
NASA'nın astronotları hazırlamak, sürdürmek ve rehabilite etmek için eğitim programları ve makinelerinin araştırması ve geliştirilmesi, fizyoloji (egzersiz bilimi) hakkındaki genel bilgi birikimine büyük ölçüde katkıda bulunmuştur. Ayrıca ticari olarak mevcut, NASA-ilham egzersiz ve fizik tedavi ekipmanları ile sonuçlanmıştır.
NASA tarafından uzay yolculuğunun vücut üzerindeki etkileri üzerine yapılan araştırmalar - uzay programının ilk günlerinde başlayan ve henüz Dünya'dan ayrılmamış olan çalışmaların - uzaydaki düşük yerçekimi ortamına uzun süre maruz kaldığını gösterdi. Kemiklerdeki azalmış kalsiyum miktarı, şekilsiz kan hücreleri ve kalbin etrafındaki fazladan yağ tabakası (fiziksel aktivitenin azalmasıyla ilişkili olarak). NASA doktorları, hepsi kemik ve kas yoğunluğu kaybı yaşayan astronotların uçuş sonrası muayenelerini gerçekleştirdi. Ajans, astronotların özel ihtiyaçlarına özgü egzersiz programları ve ekipman geliştirmeye karar verdi.
1973 yılında NASA'nın Skylab uzay istasyonunun fırlatılmasından önce, ajans, kalbi formda tutan ve kan akışını optimize edecek bir kardiyovasküler egzersiz makinesi tasarlaması için Boeing mühendis Gary Graham'ı işe aldı. Astronotlar da uzaydaki alanı kullanabilmeli. Graham ve ekibi NASA'da en sonunda CMC Shuttle 2000 adı verilen astronotlar için bir egzersiz makinesi üretti.
CMC Shuttle'ı kullanmak için astronotlar, bir ray üzerinde kayan bir vagonda sırtlarında dururlar. Ardından ayaklarını bir tekme plakasından koparlar ve daha sonra direnç sağlayan ayarlanabilir elastik kablolara tutunarak kendilerini çekerler. Her tekrarda, makine kullanıcının diyaframını hareket ettirir ve göğüs boşluğunu çalıştırır, kalbe kan çeker ve hem kalp sağlığını hem de genel kan akışını korumaya yardımcı olur.
Astronotlar, 1973'ten 1974'e kadar 84 günlük Skylab misyonunda CMC Mekik'i kullandılar. Uçuş sırasında kullanılan astronotların kalp, kas ve kan akışının gözlemlerine dayanarak tasarıma daha fazla ayrıntı verildi. Contemporary Design olarak adlandırılan bir şirket, 1991 yılında Graham ve NASA'dan teknolojiyi lisansladı ve Shuttle 2000-1 adı verilen ticari bir ekipman parçası üretti. Öncelikle teşhis ve rehabilitasyon ortamlarında bulunan, yatak istirahati hastaları tarafından kullanılacak az sayıdaki makineden biridir. Bu hastaların kalplerini sağlıklı tutmak ve kanlarını düzgün bir şekilde akıtmamakla kalmaz, Shuttle 2000-1 nadiren kullanılan kemik ve kasların ağrısız olmasını önler.
Üst düzey sporcular da Shuttle 2000-1'i kullanır. Makine üzerinde gerçekleştirilen egzersizler - denilen, hareket, güçlü, hızlı, kas kasılmaları sağlar. Bu egzersizler, yüklü, sarılı yaylar gibi kasları tedavi eder, serbest bırakıldığında devasa hız ve güç patlaması sağlar. Bu nedenle, rehabilitasyon, bakım veya bedeni bir sonraki fiziksel seviyeye taşımak için ihtiyaç olup olmadığı, NASA'nın astronotlar için geliştirdiği bir makine bunu mümkün kılar.
1980'lerin sonunda, NASA araştırmacısı Robert Whalen astronotların yeni in-flight, in-space egzersizleri ile güçlerini korumalarına yardımcı olacak yollar bulmakla görevlendirildi. Normal fiziksel durumunu korumak için uzayda bir vücut için, egzersiz yerçekiminin yeryüzündeki etkilerini simüle etmek için ağırlıklar gerektirir. Whalen uzay uçuş egzersizlerinde diferansiyel hava basıncı kullanarak önerdi. Egzersiz yaparken astronotları hava ile tartmak, yerçekimini taklit ederek kemik ve kas bozulmasını önler.
Bu noktaya kadar, astronotlar için orta uçuş egzersizi hem zor hem de kusurluydu. NASA'nın standart ekipmanı dik, anti-yerçekimi koşu bandıydı. Yerde kalmak için astronotlar makineye koşturuldu. Sadece bu rahatsızlık verici değildi, aynı zamanda yardım etmesi gereken kasların hareketini de boğdu. Whalen, koşu bandı konseptini, özellikle yerçekimi etkisinin bu astronot üzerindeki etkisini karşılamak üzere kalibre edilen yüksek hava basıncı kuvvetleri uygulayarak değiştirdi.
Whalen'in G-Trainer'ı, bouncy kalesinde bulunan bir koşu bandına benziyor. Kullanıcı sırtın üzerinde hava geçirmez bir deliğin içine tırmanıyor. Bir kez orada, astronot çalışır veya yürür ve makine, astronotun ağırlığına hava basıncı uygulayarak şişirilebilir bölümleri kalibre eder, alt gövdeyi geri itmek ve yerçekiminin doğal olarak yaptığı aynı hizmeti elle sağlamak için vücudu gerektiği gibi kaldırır.
2005 yılında, NASA ve Whalen, G-Trainer için patentini, hem tıbbi kullanım hem de atletik eğitim için makineye uyarlayan Alter-G, Inc adlı bir şirkete ruhsat verdi. AlterG Anti-Gravity Koşu Bandı, azalmış düşük vücut gücüne sahip fiziksel rehabilitasyon hastaları için destek sağlar. Ancak, NASA modeli ile arasında büyük bir fark var çünkü teknik olarak, koşu bandı Dünya'da uzayda yaptığı şeyin tersini yapıyor. Uzayda hava, ağırlık ekler ve sağlıklı bir direnç sağlar. Yeryüzünde, kilo alır. Bugün, G-Trainer rehabilitasyon merkezlerinde, askeri hastanelerde ve hem profesyonel hem de kolej spor takımlarının eğitim tesislerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
NASA, atletik antrenman topluluğundaki bilgisini aktif olarak paylaşır, hatta bir atletik staj stajı sunar. Atletizm eğitiminde kariyer yapan öğrencilere açık olan staj, değerli, gerçek dünya deneyimi sağlar. Fiziksel tıp ve kasların ve kemiklerin rehabilitasyonu, hastaların (astronotlar dahil) fiili fiziksel değerlendirmeleridir. Stajyerler ayrıca rehabilitasyon ve eğitim rejimlerinin tasarlanmasına yardımcı olma fırsatına sahiptir.